航空用钛合金的发展概况VIP免费

个人收集整理-ZQ1/4航空用钛合金地发展概况□北京航空材料研究院曹春晓摘要：航空用钛合金近期工程化发展中呈现出一些技术创新地"亮点"，其中工艺创新地亮点比成分创新地亮点更多一些.这些亮点包括阻燃钛合金、钛基复合材料、纤维钛层板、超塑性钛合金、特大整体结构件锻造工艺、金属型精铸工艺、大型整体结构件精铸工艺、激光成形工艺、摩擦焊工艺和β热处理工艺等.关键词：钛合金飞机发动机热处理工艺２０世纪５０年代，军用飞机进入了超声速时代，航空发动机相应地进入喷气发动机时代，原有地铝、钢结构已不能满足新地需求.钛合金恰恰在这个时候进入了工业性发展阶段，由于它具有比强度高、使用温度范围宽（－２６９～６００℃）、抗蚀性好和其他一些可利用地特性，因此很快被选用于飞机及航空发动机.５０年来地世界钛市场中最大地用户始终属于航空.当前，航空仍然占５０％左右市场份额.受２００２年"９．１１"事件影响，美国２００３年钛工业产品发货量降至１５６２５ｔ（２００２年为１６０７１ｔ），日本２００３年钛加工材发货量则降至１３８３８ｔ（２００２年为１４４８１ｔ），而中国从２０００～２００４年地钛加工材销售量却一直以很高地速度增长（见表１）.１９９３年以后，几乎看不到新推出地工业性钛合金，而钛合金工艺方面地创新却屡见不鲜.这既与冷战时代地结束有关，也与工艺创新往往起到事半功倍之效有关.一、钛合金在飞机及航空发动机上地用量不断扩大.飞机机体地钛用量表２中列出地－１８、Ａ－２２、Ｆ－３５三大战斗攻击机和Ｂ－２轰炸机是美国在２０１５年前保持空中优势地４块"王牌".由表２可知，总地发展趋势是钛在飞机机体上地用量不断扩大.－１８在不断改型地过程中其钛用量也不断增多.民用飞机地钛用量也在不断扩大（图１和表３）.我国战斗机地钛用量也在不断扩大：２０世纪８０年代开始服役地歼八系列地钛用量为２％，两种新一代战斗机地钛用量分别为４％和１５％，更新一代地高性能新型战斗机地钛用量将达２５％～３０％..航空发动机地钛用量从表４和图２可知，国外先进发动机上地钛用量通常保持在２０％～３５％地水平.我国早期生产地涡喷发动机均不用钛，１９７８年开始研制并于１９８８年初设计定型地涡喷１３发动机地钛用量达到１３％.２００２年设计定型地昆仑涡喷发动机是我国第一个拥有完全自主知识产权地航空发动机，钛用量提高至１５％.即将设计定型地我国第一台拥有自主知识产权地涡扇发动机又进一步把钛用量提高到２５％地水平.二、航空用钛合金近期工程化发展中地一些"亮点".阻燃钛合金闪亮登场为了避免"钛火"，俄罗斯曾研制了含Ｃｕ高量地ＢＴＴ－１和ＢＴＴ－３阻燃钛合金，但由于其力学性能和熔铸性能差而未能工程化.美国发明地ＡｌｌｏｙＣ（Ｔｉ－３５Ｖ－１５Ｃｒ）阻燃钛合金近期已成功地应用于Ｆ１１９发动机（－２２战斗机地动力装置）地高压压气机机匣、导向叶片和矢量尾喷管.这是高温钛合金领域地最新亮点，也是钛发展史个人收集整理-ZQ2/4中第一个进驻航空发动机地β型钛合金和阻燃钛合金.ＡｌｌｏｙＣ地阻燃原理有三：其一，国外和一航材料院地研究结果表明，在转子零件与静子零件相对摩擦而升温时，低熔点（６７５℃）地Ｖ２Ｏ５地首先熔化起到了吸热、润滑和降低氧化膜内应力地作用；其二，西北有色院地试验表明，ＡｌｌｏｙＣ地导热系数远高于普通钛合金；其三，北京有色院利用ＣＡＬＰＨＡＤ技术计算得到地结果表明，该合金成分设计符合"绝热燃烧温度"尽可能低地要求.西北有色院、一航材料院等联合研制地低成本阻燃钛合金Ｔｉ－４０Ｔｉ－２５Ｖ－１５Ｃｒ－０．２Ｓｉ已研制出机匣并装机，等待试车.利用渗金属技术形成表面阻燃合金是另一条成本更低地技术途径..钛基复合材料初见曙光世界各国为钛基复合材料（ＴＭＣ）地工程化已奋斗很多年，近期终于在Ｆ１１９发动机上获得了应用，即选用ＳｉＣ纤维ｉ－６２４２Ｓ复合材料制成矢量喷管驱动器活塞.不久前，荷兰飞机起落架开发公司ＳＰ航宇公司又宣称，荷兰皇家空军试飞了装有钛基复合材料主起落架下部后撑杆地Ｆ－１６.与原用地３００Ｍ钢相比，新材料可减重４０％，...